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▶ ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-22
(45)【発行日】2022-10-03
(54)【発明の名称】プリントヘッド用のダイ
(51)【国際特許分類】
B41J 2/14 20060101AFI20220926BHJP
【ＦＩ】
B41J2/14 611
B41J2/14 605
B41J2/14
B41J2/14 201
B41J2/14 203
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2021536232
(86)(22)【出願日】2019-02-06
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-02-16
(86)【国際出願番号】 US2019016836
(87)【国際公開番号】W WO2020162924
(87)【国際公開日】2020-08-13
【審査請求日】2021-06-21
(73)【特許権者】
【識別番号】511076424
【氏名又は名称】ヒューレット－パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．
【氏名又は名称原語表記】Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ．
(74)【代理人】
【識別番号】100087642
【弁理士】
【氏名又は名称】古谷 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100082946
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 昭広
(74)【代理人】
【識別番号】100195693
【弁理士】
【氏名又は名称】細井 玲
(72)【発明者】
【氏名】ガードナー，ジェイムズ，マイケル
(72)【発明者】
【氏名】フラー，アンソニー，エム
(72)【発明者】
【氏名】カンビー，マイケル，ダブリュー
(72)【発明者】
【氏名】リン，スコット，エイ
【審査官】小宮山 文男
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１１－５１５２３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２５４５２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０５８４１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１２８２５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１６０５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１７９６０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１５７３７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プリントヘッド用のダイであって：前記ダイの長手方向軸と平行なラインに配置された複数の流体供給孔、ここで前記流体供給孔は前記ダイの基板を貫通して形成されている；
前記複数の流体供給孔から受け取った流体を吐出するための、前記複数の流体供給孔に近接する複数の流体アクチュエータ；
前記複数の流体アクチュエータを作動させるためのロジック回路、ここで前記ロジック回路は前記複数の流体供給孔の第１の側に配置されている；
前記複数の流体アクチュエータに給電するための電力回路、ここで前記電力回路は前記複数の流体供給孔の前記ロジック回路と反対側に配置されている；および
前記複数の流体供給孔の各々の間に配置されて前記ロジック回路を前記電力回路に結合する付勢トレースを含む、ダイ。
【請求項2】
前記ロジック回路に近接しており前記ロジック回路のすべてに低電圧電力を供給するためのロジック回路の電力トレースおよびロジック回路の接地トレースを含む、請求項１のダイ。
【請求項3】
前記電力回路に近接しており前記電力回路のすべてに高電圧電力を供給するための電力回路の電力トレースおよび電力回路の接地トレースを含む、請求項１または２のいずれかのダイ。
【請求項4】
前記第１の側において前記ロジック回路に近接する複数のアドレスラインを含む、請求項１から３のいずれかのダイ。
【請求項5】
流体供給孔の外側縁部の周囲に配置されたクラック検出トレースを含み、クラック検出トレースは隣接する流体供給孔との間で前記基板を横断し、前記隣接する流体供給孔の外側縁部の周囲に配置されている、請求項１から４のいずれかのダイ。
【請求項6】
前記クラック検出トレースは、前記基板上にある前記複数の流体供給孔の実質的にすべての周囲に配置されている、請求項５のダイ。
【請求項7】
前記複数の流体アクチュエータの各々は流れチャネルに結合されており、前記流れチャネルは前記複数の流体供給孔のすべてに対して流体的に結合されている、請求項１から６のいずれかのダイ。
【請求項8】
前記ダイの長手方向軸に沿って前記ダイの各々の端部に配置された熱センサーを含む、請求項１から７のいずれかのダイ。
【請求項9】
前記ダイの長手方向軸に沿って前記ダイの実質的に中間点に配置された熱センサーを含む、請求項１から８のいずれかのダイ。
【請求項10】
プリントヘッドであってダイを含み、前記ダイが：前記ダイの長手方向軸に平行な第１のラインに沿った流体供給孔のアレイ；
前記第１のラインに平行な第２のラインに沿った複数の流体アクチュエータ、ここで各々の流体アクチュエータは活性化されて液体をチャンバから外へと押し出すよう構成されている；
前記第１のラインに平行な第３のラインに沿ったロジック回路；および
前記第１のライン、前記第２のライン、および前記第３のラインに平行な第４のラインに沿った電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のアレイ、ここで前記第４のラインは前記第１のラインから前記第３のラインとは反対側にある、
を含む、プリントヘッド。
【請求項11】
前記ダイが前記第１のラインと平行な、前記第１のラインから前記第２のラインと反対側にある第５のラインに沿った第２の複数の流体アクチュエータを含む、請求項１０のプリントヘッド。
【請求項12】
前記ダイを保持する高分子マウントを含み、前記高分子マウントは前記ダイの後面に沿って配置されたスロットを含んで流体を前記流体供給孔のアレイに提供する、請求項１０または１１のいずれかのプリントヘッド。
【請求項13】
プリントヘッド用のダイを形成するための方法であって：複数の流体供給孔を基板の長手方向軸と平行なラインにおいてエッチングし；
前記基板上に複数の層を堆積して：
前記複数の流体供給孔の第１の側に沿って：
共通の低電圧電力ラインおよび共通の低電圧接地ラインを含む、前記基板の一方の縁部に沿ったロジック電力回路；
複数の流体アクチュエータ中の流体アクチュエータのグループから流体アクチュエータを選択するためのアドレスロジックを含む、アドレスロジック回路；
アドレスライン；および
流体アクチュエータの各々のグループについてのメモリ素子を含むメモリ回路を形成し；そして
前記複数の流体供給孔の第２の側に沿って：
共通の高電圧電力ラインおよび共通の高電圧接地ラインを含む、電力バス回路；および
前記複数の流体アクチュエータの各々のための熱抵抗器に給電するための電力回路を含む、印刷電力回路を形成し；
そして、
前記流体供給孔の間で前記第１の側から前記第２の側への、前記アドレスロジック回路を前記電力回路に結合するためのトレースを形成することを含む、方法。
【請求項14】
前記複数の流体供給孔の各々の側に沿って、そして前記複数の流体供給孔と平行に配置された複数の熱抵抗器を形成することを含み、前記複数の熱抵抗器は前記印刷電力回路に電気的に結合され、そして前記複数の流体供給孔の一方の側にある前記複数の熱抵抗器は前記複数の流体供給孔の反対側にある前記複数の熱抵抗器と互い違いになっている、請求項１３の方法。
【請求項15】
前記複数の流体供給孔の一方の側に沿ったラインに配置され、前記複数の流体供給孔と平行な複数の熱抵抗器を形成することを含み、前記複数の熱抵抗器は前記印刷電力回路に電気的に結合され、そして前記複数の熱抵抗器は小さな熱抵抗器と交互になった大きな熱抵抗器を含んでいる、請求項１３または１４のいずれかの方法。
【請求項16】
前記基板を高分子マウントに埋設することを含み、前記高分子マウントは前記流体供給孔に流体を供給するための前記基板の後面に配置された開放領域を含む、請求項１３から１５のいずれかの方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
流体吐出システムの１つの例として、印刷システムは、プリントヘッドと、プリントヘッドに液体インクを供給するインク供給部と、そしてプリントヘッドを制御する電子コントローラとを含んでいてよい。プリントヘッドは印刷流体の液滴を、複数のノズルまたはオリフィスを通して印刷媒体上へと吐出する。適切な印刷流体には、２次元印刷または３次元印刷のためのインクおよび剤が含まれていてよい。プリントヘッドは、集積回路ウエーハまたはダイ上に製作されたサーマルプリントヘッドまたはピエゾプリントヘッドを含んでいてよい。駆動用電子回路および制御機構が最初に製作され、次いでヒーター抵抗の列が追加され、最後に、例えば感光性エポキシから形成された構造層が追加されて、マイクロ流体吐出器、すなわち液滴発生器を形成するように処理される。幾つかの例では、マイクロ流体吐出器は少なくとも１つの列またはアレイに配置され、プリントヘッドと印刷媒体とが相互に相対的に移動されるにつれて、オリフィスからの適切に順序付けられたインクの吐出が、印刷媒体上に文字または他のイメージの印刷を生じさせるようにする。
【図面の簡単な説明】
【0002】
以下の詳細な説明においては、所定の例が添付図面を参照して記載される。添付図面において：
【0003】
図１Ａはプリントヘッドに使用されるダイの例の図であり；
【0004】
図１Ｂはダイの一部分の拡大図であり；
【0005】
図２Ａはプリントヘッドに使用されるダイの例の図であり；
【0006】
図２Ｂはダイの一部分の拡大図であり；
【0007】
図３Ａはポッティング化合物に設けられたブラックダイから形成されたプリントヘッドの例の図であり；
【0008】
図３Ｂはインクの３色について使用されてよいカラーダイを用いて形成されたプリントヘッドの例の図であり；
【0009】
図３Ｃは固体の断面を通り、また流体供給孔を有する断面を通る、装着されたダイを含むプリントヘッドの断面図を示しており；
【0010】
【0011】
図５はカラーダイを形成するのに用いられた層を示す、カラーダイの例の一部の図であり；
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
図９はダイを形成する方法の例のプロセスの流れ図であり；
【0016】
図１０は複数の層を使用してダイ上に部品を形成する方法の例のプロセスの流れ図であり；
【0017】
図１１はダイのそれぞれの側にある回路を結合するトレースを備えた回路をダイ上に形成する方法の例のプロセスの流れ図であり；
【0018】
図１２は４重プリミティブと称される４つのプリミティブの組の例の概略図であり；
【0019】
図１３は単一セットのノズル回路によって達成可能な単純化を示す、デジタル回路のレイアウトの例の図であり；
【0020】
図１４はエネルギーおよび電力のルーティングに対するスロット横断ルーティングの効果を示す、ブラックダイの例の図であり；
【0021】
図１５はカラーダイのための回路フロアプランの例の図であり；
【0022】
図１６はカラーダイの例の別の図であり；
【0023】
図１７は繰り返し構造を示すカラーダイの例の図であり；
【0024】
図１８はダイについての全体構造を示すブラックダイの例の図であり；
【0025】
図１９は繰り返し構造を示すブラックダイの例の図であり；
【0026】
図２０はクラック検出のためのシステムを示すブラックダイの例の図であり；
【0027】
図２１は流体供給孔の周囲にルーティングされたクラック検出トレースを示す、ブラックダイからの流体供給孔の例の拡大図であり；そして
【0028】
図２２はクラック検出トレースを形成するための方法の例のプロセスの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
プリントヘッドは、マイクロ流体吐出器およびマイクロ流体ポンプのような、流体アクチュエータを有するダイを使用して形成される。流体アクチュエータは、サーマルテクノロジまたはピエゾ電気テクノロジに基づいていることができ、本願ではダイと称する、長くて細いシリコン片を用いて形成される。本願で使用するところでは、流体アクチュエータはチャンバからの流体を押しやるダイ上のデバイスであり、チャンバおよび関連構造を含んでいる。本願に記載の例においては、流体アクチュエータの１つの種類であるマイクロ流体吐出器が、印刷および他の用途のための液滴吐出器として、またはダイのノズルとして使用される。例えば、プリントヘッドは、２次元および３次元の印刷用途、ならびに薬学的、実験室的、医学的、生命科学的および科学捜査的な用途を含む、他の高精度流体分配システムにおいて、流体吐出デバイスとして使用することができる。
【0030】
プリントヘッドのコストは多くの場合、ダイに用いられているシリコンの量によって決定されるが、それはダイおよび製作プロセスのコストが、ダイに用いられているシリコンの合計量と共に増大するからである。したがって、機能性をダイから他の集積回路へと移し、ダイがより小さくなることを許容することによって、より低コストのプリントヘッドが形成されてよい。
【0031】
現今の多くのダイは、インクを流体アクチュエータに運ぶために、ダイの中央にインク供給スロットを有している。インク供給スロットは一般に、ダイの片方の側から他方の側へと信号を搬送することに対する障壁をもたらすが、それは多くの場合にダイのそれぞれの側において回路を重複化することを必要とし、ダイの大きさをさらに増大させる。この構成配置においては、左側または西側と称されてよい、スロットの一方の側にある流体アクチュエータは、右側または東側と称されてよい、インク供給スロットの他方の側にある流体アクチュエータとは独立した、アドレス指定回路および電力バス回路を有している。
【0032】
本願に記載される例は、液滴吐出器の流体アクチュエータに流体を供給するための、新規な手法を提供する。この手法においては、インク供給スロットは、流体アクチュエータに近接してダイに沿って配置された、流体供給孔のアレイによって置き換えられる。ダイに沿って配置されたこの流体供給孔のアレイは、本願において、供給ゾーンと称されてよい。その結果として、信号は、例えば、流体供給孔の一方の側に位置決めされたロジック回路から、流体供給孔の反対側に位置決めされた電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のような印刷用電力回路へと、この供給ゾーンを通って流体供給孔の間でルーティング可能である。これを本願ではスロット横断ルーティングと称する。信号をルーティングするための回路には、隣接するインク供給孔または流体供給孔の間で層状に備えられた、トレース（配線）が含まれる。
【0033】
本願で使用するところでは、ダイの第１の側およびダイの第２の側とは、ダイの中央またはその付近に配置された流体供給孔と整列しているダイの長辺を指している。さらに、本願で使用するところでは、流体アクチュエータはダイの前面に位置決めされており、そしてインクまたは流体は、ダイの後面にあるスロットから流体供給孔に供給される。よって、ダイの幅は、ダイの第１の側の縁部からダイの第２の側の縁部にかけて測定される。同様に、ダイの厚さは、ダイの前面からダイの後面にかけて測定される。
【0034】
スロット横断ルーティングは、ダイ上の重複した回路を排除することを可能にし、それはダイの幅を、例えば１５０マイクロメートル（μｍ）またはそれ以上に低減することを可能にする。幾つかの例では、このことは、約４５０μｍまたは約３６０μｍ、またはそれ未満の幅を有するダイを提供してよい。幾つかの例では、スロット横断ルーティングによる重複回路の排除は、例えば高価値の応用のために性能を向上させるべく、ダイ上の回路の大きさを増大させるために用いられてよい。こうした例においては、パワーＦＥＴ、回路トレース、電力トレース、およびその他の大きさが増大されてよい。このことは、液滴重量を大きくできるダイを提供してよい。したがって、幾つかの例では、ダイは約５００μｍ未満、または約７５０μｍ未満、または約１０００μｍ未満であってよい。
【0035】
前面から後面に至るダイの厚さもまた、流体供給孔の使用から獲得される効率によって、低減される。インク供給スロットを使用するこれまでのダイは、約６７５μｍを超えていてよいが、これに対して流体供給孔を使用するダイの厚さは、約４００μｍ未満であってよい。ダイの長さは、設計で使用される流体アクチュエータの数に応じて、約１０ミリメートル（ｍｍ）、約２０ｍｍ、または約２０ｍｍであってよい。ダイの長さはダイのそれぞれの端部にある回路用のスペースを含んでおり、したがって流体アクチュエータはダイの長さの一部分を占めることになる。例えば、長さ約２０ｍｍのブラックダイについて、流体アクチュエータは約１３ｍｍを占めていてよいが、これはスワスの長さである。スワスの長さとは、プリントヘッドが印刷媒体を横断して移動するにつれて形成される、印刷、すなわち流体吐出の帯状域の幅である。
【0036】
さらに、類似したデバイスを共通の場所に置いて、効率およびレイアウトを向上させることが可能である。スロット横断ルーティングはまた、複数の流体アクチュエータの左側および右側の列、すなわち流体アクチュエータゾーンが電力および接地のルーティング（配線）回路を共有することを許容することによって、電力分配を最適化する。細長いダイは幅広のダイよりも脆弱でありうる。したがって、ダイは高分子ポッティング化合物に装着されてよく、これは反対側にスロットを有して、インクが流体供給孔へと流れることを許容する。幾つかの例では、ポッティング化合物はエポキシであるが、それはアクリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、およびその他であってもよい。
【0037】
スロット横断ルーティングはまた、回路のレイアウトの最適化も許容する。例えば、高電圧区画および低電圧区画を流体供給孔を挟む反対側に分離してよく、ダイの信頼性および形状係数の改善が可能になる。高電圧区画および低電圧区画を分離することは、寄生電圧、クロストーク、およびダイの信頼性に影響を及ぼす他の問題点を低減または排除してよい。さらに、ロジック回路、流体アクチュエータ、流体供給孔、およびノズルのセットのための電力回路を含む繰り返し単位は、非常に細長い形状係数において所望のピッチを提供するように設計されてよい。
【0038】
ダイの長手方向軸と平行なラインに位置決めされた流体供給孔は、機械的応力からの損傷に対して、ダイをより影響を受けやすいものとしてよい。例えば、流体供給孔は一連の穿孔として作用してよく、ダイの長手方向軸に沿って流体供給孔を通るクラックが発現する可能性を増大させる。製造の間のクラックを検出するために、例えば、ポッティング化合物に装着するよりも前に、クラック検出回路を流体供給孔の周囲に蛇行する仕方で位置決めしてよい。このクラック検出回路は、クラックが形成された場合に破断する抵抗であってよく、抵抗値が数百キロオームといった最初の抵抗値から、開放回路へと変化させる。このことは、製造プロセスを完了する前に破損したダイを識別することにより、製造コストを低下させうる。
【0039】
プリントヘッドに使用されるダイは、本願で記載されるように、流体アクチュエータ中で流体を加熱するために抵抗を使用し、熱膨張によって液滴の吐出を生じさせる。しかしながら、ダイは熱的に駆動される流体アクチュエータに限定されるものではなく、流体供給孔から供給を受けるピエゾ電気式流体アクチュエータを使用してよい。本願で記載するところでは、流体アクチュエータはドライバ（駆動回路）および流体チャンバおよびマイクロ流体吐出器用のノズルといった、関連する構造を含んでいる。
【0040】
さらに、ダイはプリントヘッドの他にも、分析機器に使用されるマイクロ流体ポンプといった、他の用途のための流体アクチュエータを形成するために使用されてよい。この例においては、流体アクチュエータには流体供給孔から、インクではなしに、試験溶液または他の流体が供給されてよい。したがって、種々の例において、流体供給孔およびインクは、熱膨張またはピエゾ電気的な付勢に由来する液滴の吐出によって吐出または給送されてよい流体材料をもたらすために使用可能である。
【0041】
図１Ａはプリントヘッドに使用されるダイ１００の例の図である。このダイ１００は、流体アクチュエータ１０２を作動させるためのすべての回路を、流体供給スロット１０４の両側に含んでいる。したがって、すべての電気的接続は、ダイ１００のそれぞれの端部に位置決めされたパッド１０６上に引き出されている。その結果、ダイの幅１０８は約１５００μｍである。図１Ｂは、ダイ１００の一部分の拡大図である。この拡大図において見られるように、流体供給スロット１０４は、ダイ１００の中央部において、相当量のスペースを占有しており、ダイ１００の幅１０８を増大させている。
【0042】
図２Ａは、プリントヘッドに用いられるダイ２００の例の図である。図２Ｂは、ダイ２００の一部分の拡大断面図であり。図１Ａのダイ１００と比較すると、ダイ２００の設計は、付勢回路の一部を第２の集積回路、すなわち特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）２０２とすることを可能にしている。
【0043】
ダイ１００の流体供給スロット１０４とは対照的に、ダイ２００は流体供給孔２０４を使用して、インクのような流体を流体アクチュエータ２０６に供給し、熱抵抗器２０８によって吐出させる。本願で記載するように、スロット横断ルーティングは、回路が流体供給孔２０４の間のシリコンブリッジ２１０に沿って、そしてダイ２００の長手方向軸２１２を横断してルーティングされることを可能にする。このことは、ダイ２００の幅２１４を、流体供給孔２０４を有しない従来の設計よりも実質的に低減させることを許容する。
【0044】
ダイ２００の幅２１４の低減は、例えばダイ２００の基板におけるシリコンの量を低減させることによって、コストを実質的に低下させる。さらに、ダイとＡＳＩＣ２０２との間での回路および機能の分配は、幅２１４におけるさらなる低減を許容する。本願で記載するように、ダイ２００はまた、作動および診断のためにセンサ回路を含んでいる。幾つかの例では、ダイ２００は、例えばダイの一方の端部付近で、ダイの中間部において、またダイの反対側の端部付近で、ダイの長手方向軸に沿って配置された熱センサー２１６を含んでいる。
【0045】
図３Ａから図３Ｃは、ポッティング化合物から形成された高分子マウント３１０にダイ３０２または３０４を装着することによる、プリントヘッド３００の形成の図である。ダイ３０２および３０４は、インクペン（カートリッジ）本体に取着したり、流体をリザーバから流体的にルーティングするには細すぎる。そこで、ダイ３０２および３０４は、特にエポキシ材料のようなポッティング化合物から形成された高分子マウント３１０に装着される。プリントヘッド３００の高分子マウント３１０はスロット３１４を有しており、これはリザーバからの流体がダイ３０２および３０４にある流体供給孔２０４に流れることを許容する、開放領域を提供する。
【0046】
図３Ａは、ポッティング化合物中に設けられたブラックダイ３０２から形成されたプリントヘッド３００の例の図である。図３Ａのブラックダイ３０２においては、２列のノズル３２０が視認できるが、そこにおいて互い違いになった２つのノズル３２０のグループの各々には、ブラックダイ３０２に沿った流体供給孔２０４の１つから供給が行われている。ノズル３２０のそれぞれは、熱抵抗器の上方にある流体チャンバへの開口である。熱抵抗器の付勢は、流体をノズル３２０を介して押し出し、かくして熱抵抗器流体チャンバとノズルの組み合わせの各々は、流体アクチュエータ、特にマイクロ流体吐出器を表すことになる。流体供給孔２０４は相互に分離されておらず、流体が流体供給孔２０４から近傍の流体供給孔２０４へと流れることを許容し、付勢されたノズルに対して高い流量をもたらすことが留意されてよい。
【0047】
図３Ｂは、インクの３色について使用されてよいカラーダイ３０４を用いて形成されたプリントヘッド３００の例の図である。例えば、１つのカラーダイ３０４はシアンインクについて使用されてよく、別のカラーダイ３０４はマゼンタインクについて使用されてよく、そして最後のカラーダイ３０４はイエローインクについて使用されてよい。インクのそれぞれは、個別のカラーインクリザーバから、カラーダイ３０４の関連するスロット３１４内へと供給される。この図面はマウントに装着されたカラーダイ３０４を３つだけ示しているが、ブラックダイ３０２のような４つめのダイを含めて、ＣＭＹＫダイを形成してよい。同様にして、他のダイ構成もまた使用されてよい。
【0048】
図３Ｃは、固体の断面３２２を通り、また流体供給孔３１８を有する断面３２４を通る、装着されたダイ３０２または３０４を含むプリントヘッド３００の断面図を示している。これは、流体供給孔３１８がスロット３１４に結合されて、インクがスロット３１４から装着されたダイ３０２および３０４へと流れることを許容していることを示している。本願で記載されるところでは、図３Ａから図３Ｃの構成はインクに限定されたものではなく、ダイにおける流体アクチュエータに他の流体をもたらすためにも使用されてよい。
【0049】
図４は、図３Ｂに関して説明したカラーダイ３０４を組み込んだプリンターカートリッジ４００の例である。装着されたカラーダイ３０４はパッド４０２を形成している。本願で記載されるところでは、パッド４０２はマルチカラー（多色）シリコンダイと、エポキシポッティング化合物のような高分子のマウント化合物を含んでいる。ハウジング４０４は、パッド４０２内に装着されたカラーダイ３０４に供給を行うのに使用されるインクリザーバを保持している。フレキシブル回路のような可撓性接続部４０６が、プリンターカートリッジ４００との相互接続に使用されるプリンター接点、すなわちパッド４０８を保持している。本願で記載されるところでは、この異なる回路設計が、これまでのプリンターカートリッジとの対比において、プリンターカートリッジ４００においてより少ない数のパッド４０８を使用することを許容する。
【0050】
図５は、カラーダイ３０４を形成するのに用いられた層５０２、５０２および５０６を示す、カラーダイ３０４の一部５００の図である。同様の参照番号の付された要素は、図２に関して説明したごときである。層を作成するのに使用される材料には、ポリシリコン、アルミニウム－銅（ＡｌＣｕ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、イオン注入ドーピング（Ｎウェル、Ｐウェル、その他）が含まれる。この図面において、層５０２は層のルーティング、すなわちカラーダイ３０４のロジック回路５１０から、カラーダイ３０４の電力回路５１２（部分的に図示されている）を形成する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）への、流体供給孔２０４の間のポリシリコントレース５０８を示している。これはＦＥＴを付勢することを許容し、流体アクチュエータを活性化するサーマルインクジェット抵抗器（ＴＩＪ）５１４を駆動して、液体を熱抵抗器の上方のチャンバから外へと押し出す。付加的な層５１６および５１８は、第１メタル５０４および第２メタル５０６を含んでいてよく、ＴＩＪ抵抗器５１４への電流のための電力接地帰路として使用される。また図５に示されたカラーダイ３０４は、異なる液滴寸法をもたらして液滴の精度を向上させるため、高重量液滴（ＨＷＤ）と低重量液滴（ＬＷＤ）とで交互になっている流体供給孔２０４の片側だけに配置されたＴＩＪ抵抗器５１４であることに留意してよい。液滴重量を制御するために、ＨＷＤのためのＴＩＪ抵抗器５１４および関連構造は、ＬＷＤのためのＴＩＪ抵抗器５１４よりも大きいが、これについては図１５に関してさらに説明する。本願で記載されるところでは、流体アクチュエータにおける関連構造には、マイクロ流体吐出器のための流体チャンバおよびノズルが含まれる。ブラックダイ３０２においては、ＴＩＪ抵抗器５１４および関連構造は同じ大きさであり、流体供給孔２０４の一方の側と反対の側の間で交互になっている。
【0051】
図６Ａおよび図６Ｂは、カラーダイ３０４のロジック回路５１０をカラーダイ３０４の電力回路５１２のＦＥＴ６０４に接続するトレース６０２の例の拡大詳細図を示す、カラーダイ３０４の図である。同様の参照番号の付された要素は、図２、図３および図５に関して説明したごときである。導体は積み重ねられて、流体供給孔２０４のアレイ６０８の左側と右側の間に複数の接続を行うことを許容する。これらの例において、製作は相補型金属酸化膜半導体テクノロジを使用して行われ、そこではポリシリコン層、第１メタル層、第２メタル層、その他のような導電層は誘電体によって分離されていて、クロストークのような電気的干渉なしに導電層を積み重ねることが許容される。これについては図７および図８に関してさらに説明する。
【0052】
図７Ａおよび図７Ｂは、流体供給孔２０４の間のトレースの拡大詳細図を示す、カラーダイ３０４の図である。同様の参照番号の付された要素は、図２および図５に関して説明したごときである。図７Ａは２つの流体供給孔２０４の図であるが、これに対して図７Ｂは矢視線７０２によって示された断面の拡大図である。流体供給孔２０４の間の異なる層についてのこの図面において、タンタル層７０４を含んでいることが看取される。またポリシリコン層５０８、第１メタル層５１６、および第２メタル層５１８を含む、図５に関して説明された層が示されている。幾つかの例では、図２０および図２１に関して説明されているように、ポリシリコントレース５０８の１つが使用されて、カラーダイ３０４のための埋設されたクラック検出器をもたらしてよい。層５０８、５１６、および５１８は誘電体によって分離されて、図８Ａおよび図８Ｂに関してさらに説明するように絶縁がもたらされる。図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、および図７Ｂはカラーダイ３０４を示しているが、同じ設計上の特徴がブラックダイ３０２についても使用されることに留意すべきである。
【0053】
図８Ａおよび図８Ｂは、カラーダイ３０４の２つの流体供給孔２０４の間の断面の電子顕微鏡写真の図である。同様の参照番号の付された要素は、図２、図３および図５に関して説明したごときである。この構造体の最上層はＳＵ－８プライマー８０２であり、これは回路上の最終的な被覆を形成するために使用され、カラーダイ３０４のためのノズル３２０を含んでいる。しかしながら、同じ層がブラックダイ３０２における流体供給孔２０４の間に存在していてよい。
【0054】
図８Ｂは、カラーダイ３０４の２つの流体供給孔２０４の間の断面８０４である。図８Ｂにおいて、流体供給孔２０４は基板として機能するシリコン層８０６を貫通してエッチングされており、カラーダイ３０４の２つの側を接続するブリッジが残されている。シリコン層８０６の上側には幾つかの層が堆積されている。厚いフィールド酸化物、すなわちＦＯＸ層８０８がシリコン層８０６の上側に堆積されて、さらなる層をシリコン層８０６から絶縁している。第１メタル５１６と同じ材料から形成されたストリンガー８１０が、ＦＯＸ層８０８のそれぞれの側に堆積されている。
【0055】
ＦＯＸ層８０８の上側には、ポリシリコン層５０８が堆積されて、例えばダイ２００の一方の側にあるロジック回路をダイ２００の反対側にある電力トランジスタへと結合する。ポリシリコン層５０８の他の用途には、図２０および図２１に関して説明されるような、流体供給孔２０４の間に堆積されるクラック検出トレースが含まれてよい。ポリシリコン、すなわち多結晶シリコンは、高純度のシリコンの多結晶形態である。例においては、それは低圧におけるシラン（ＳｉＨ４）の化学蒸着を使用して堆積される。ポリシリコン層５０８はイオン注入またはドーピングにより、ｎウェルおよびｐウェル材料を形成してよい。第１のの誘電体層８１２がポリシリコン層５０８を覆って絶縁障壁として堆積される。例においては、第１の誘電体層８１２はホウリンケイ酸塩ガラス／テトラエチルオルソシリケート（ＢＰＳＧ／ＴＥＯＳ）から形成されるが、他の材料が使用されてもよい。
【0056】
次いで第１メタル５１６の層が、第１の誘電体層８１２を覆って堆積されてよい。種々の例において、第１メタル５１６は金を含む種々の他の材料の中でも、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミニウム銅合金（ＡｌＣｕ）、または窒化チタン／チタン（ＴｉＮ／Ｔｉ）から形成される。第２の誘電体層８１４は第１メタル５１６層を覆って堆積されて、絶縁障壁を提供する。例においては、第２の誘電体層８１４は高密度プラズマ化学蒸着（ＨＤＰ－ＴＥＯＳ／ＴＥＯＳ）によって形成されたＴＥＯＳ／ＴＥＯＳ層である。
【0057】
次いで第２メタル５１８の層が、第２の誘電体層８１４を覆って堆積されてよい。種々の例において、第２メタル５１８は金を含む種々の他の材料の中でも、タングステンケイ素窒化物合金（ＷＳｉＮ）、アルミニウム銅合金（ＡｌＣｕ）、または窒化チタン／チタン（ＴｉＮ／Ｔｉ）から形成される。パッシベーション層８１６が次いで第２メタル５１８の上側を覆って堆積されて、絶縁障壁を提供する。例においては、パッシベーション層８１６は炭化ケイ素／窒化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＮ）の層である。
【0058】
タンタル（Ｔａ）層８１８が、パッシベーション層８１６および第２の誘電体層８１４の上側を覆って堆積される。このタンタル層８１８はトレースの部品を、インクのような流体に対する潜在的な暴露によって生ずる劣化から保護する。ＳＵ－８の層８２０が次いで、ダイ２００を覆って堆積され、エッチングされて、ダイ２００上のノズル３２０および流れチャネル８２２を形成する。ＳＵ－８はエポキシ系のネガティブフォトレジストであり、そこにおいてはＵＶ光に露光された部分が架橋し、溶剤およびプラズマエッチングに対して抵抗性になる。ＳＵ－８に加えて、またはそれに代えて、他の材料を使用してよい。流れチャネル８２２は、流体を流体供給孔から、すなわち流体供給孔２０４から、ノズル３２０または流体アクチュエータへと供給するように構成されている。流れチャネル８２２の各々においては、ボタン８２４または突出部がＳＵ－８の層８２０に形成されて、流体中の粒状物がノズル３２０の下側にある吐出チャンバに流入するのを阻止する。１つのボタン８２６が、図８Ｂの断面図に示されている。
【0059】
流体供給孔２０４の間でシリコン層８０６を覆って導体を積層することは、流体供給孔２０４のアレイの左側と右側の間での接続を増大させる。本願で記載されるところでは、ポリシリコン層５０８、第１メタル層５１６、第２メタル層５１８その他はすべて、それらを積層することを許容する誘電体、すなわち絶縁層８１２、８１４、および８１６によって分離された固有の導体層である。図８Ａおよび図８Ｂに示されたカラーダイ３０４のような設計の実施形態に応じて、クラック検出器その他、種々の層を異なる組み合わせで使用して、ＦＥＴおよびＴＩＪ抵抗器を駆動するためのＶＰＰ、ＰＧＮＤ、およびデジタル制御接続が形成される。
【0060】
図９は、ダイを形成する方法９００の例のプロセスの流れ図である。この方法９００は、カラープリンターのためのダイとして使用されるカラーダイ３０４、並びにブラックインクのために使用されるブラックダイ３０２、および流体アクチュエータを含む他の種類のダイを作成するために使用されてよい。この方法９００はシリコン基板を貫通して流体供給孔を、基板の長手方向軸と平行なラインに沿ってエッチングすることをもって、ブロック９０２において開始される。幾つかの例では、層が最初に堆積され、次いで層が形成された後に流体供給孔のエッチングが行われる。
【0061】
例においては、ＳＵ－８のようなフォトレジストポリマーの層がダイの一部分を覆って形成されて、エッチングされない区域を保護する。フォトレジストは光によって架橋されるネガティブフォトレジストであってよく、または露光によってより可溶性とされるポジティブフォトレジストであってよい。例においては、マスクがＵＶ光源に対して暴露されて保護層の各部分が固定され、そしてＵＶ光に暴露されていない部分は洗い流される。この例においては、マスクは流体供給孔の区域を覆っている保護層の部分の架橋を阻止する。
【0062】
ブロック９０４においては、複数の層が基板上に形成されてダイが形成される。これらの層は、ポリシリコン、ポリシリコンを覆う誘電体、第１メタル、第１メタルを覆う誘電体、第２メタル、第２メタルを覆うパッシベーション層、および上部を覆うタンタル層を含んでいてよい。上述したように、ＳＵ－８が次いでダイの上部を覆って積層されてよく、そしてパターニングされて流れチャネルおよびノズルが具体化される。これらの層は、これらの層を堆積するための化学蒸着に続いて、不要部分を除去するためのエッチングを行うことによって形成されてよい。この製作技術は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）を形成するために使用される標準的な製作技術であってよい。ブロック９０４において形成可能なこれらの層、および部品の配置について、図１０に関してさらに説明する。
【0063】
図１０は、複数の層を使用してダイ上に部品を形成する方法１０００の例のプロセスの流れ図である。例においては、この方法１０００は、図９のブロック９０４において形成されてよい層の詳細を示している。この方法はブロック１００２において、ダイ上に電力回路を形成することをもって開始される。ブロック１００４において、図１２および図１３に関して記載されるプリミティブグループのためのアドレスラインを含むアドレスライン回路が、ダイ上に形成される。ブロック１００６においては、図１２および図１３に関して記載されるデコード回路を含むアドレスロジック回路が、ダイ上に形成される。ブロック１００８においては、メモリ回路がダイ上に形成される。ブロック１０１０においては、電力回路がダイ上に形成される。ブロック１０１２においては、電力ラインがダイ上に形成される。図１０に示されたブロックは、逐次的であると考えられてはならない。当業者に想起されるように、これらの種々のラインおよび回路は、種々の層が形成されるのと同時に、ダイにわたって形成される。さらに、図１０に関して記載されたプロセスは、カラーダイまたはモノクロ（白黒）ダイのいずれに部品を形成するためにも使用されてよい。
【0064】
本願で記載されるところでは、流体供給孔の使用によって、すべての回路が流体供給孔の間のシリコンを覆って形成されたトレースでもって、ダイを横断（交差）することが許容される。したがって、回路はダイのそれぞれの側の間で共有されてよく、ダイ上に必要な回路の合計量は低減される。
【0065】
図１１はダイのそれぞれの側にある回路を結合するトレースを備えた回路をダイ上に形成する方法１１０の例のプロセスの流れ図である。本願で使用するところでは、ダイの第１の側およびダイの第２の側とは、ダイの中央またはその近傍において位置決めされた流体供給孔と整列しているダイのそれぞれの長辺を示している。この方法１１００はブロック１１０２において、ダイの第１の側に沿ってロジック電力ラインを形成することをもって開始される。ロジック電力ラインとは、例えば約２Ｖから約７Ｖの電圧において、ロジック回路に対して給電するために使用される低電圧ライン、およびロジック回路のための関連する接地ラインである。ブロック１１０４においては、アドレスロジック回路がダイの第１の側に沿って形成される。ブロック１１０６においては、アドレスラインがダイの第１の側に沿って形成される。ブロック１１０８においては、メモリ回路がダイの第１の側に沿って形成される。
【0066】
ブロック１１１０においては、吐出器電力回路がダイの第２の側に沿って形成される。幾つかの例では、吐出器電力回路は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、および流体を加熱して流体がノズルから吐出されるように押しやるために使用されるサーマルインクジェット（ＴＩＪ）抵抗器を含んでいる。ブロック１１１２においては、電力回路の電力ラインがダイの第２の側に沿って形成される。この電力回路の電力ラインは高電圧の電力ライン（Ｖｐｐ）および帰路ライン（Ｐｇｎｄ）であり、例えば約２５Ｖから約３５Ｖの電圧において、吐出器電力回路に給電するために使用される。
【0067】
ブロック１１１４においては、流体供給孔の間を通ってロジック回路を電力回路に結合するトレースが形成される。本願で記載されるところでは、トレースはダイの第１の側に位置決めされたロジック回路からダイの第２の側にある電力回路へと信号を運んでよい。さらに本願で記載されるところでは、トレースはクラック検出を行うように流体供給孔の間に含まれていてよい。
【0068】
ノズル回路が中央の流体供給スロットによって分離されているダイにおいては、ロジック回路、アドレスラインその他は、中央の流体供給スロットのそれぞれの側で複製される。対照的に、図９から図１１の方法を使用して形成されたダイにおいては、ダイの一方の側からダイの他方の側へと回路をルーティングする能力によって、幾つかの回路をダイの両側で重複させる必要性は排除される。このことは、ダイの物理的回路構造を見ることによって明らかになる。本願で記載する幾つかの例では、図１２に関してさらに説明するように、ノズルはプリミティブと呼ばれる個別にアドレス指定されるセットへとグループ化される。
【0069】
図１２は、４重プリミティブと称される４つのプリミティブの組の例の概略図１２００である。プリミティブおよび共有アドレス指定の説明を容易にするために、概略図１２００の右側のプリミティブは東と表示され、例えば北東（ＮＥ）および南東（ＳＥ）とされる。概略図１２００の左側にあるプリミティブは西と表示され、例えば北西（ＮＷ）および南西（ＳＷ）とされる。この例において、各々のノズル１２０２はＦｘと表示されたＦＥＴによって噴射され、ここでｘは１から３２である。概略図１２００はまた、Ｒｘと表示されたＴＩＪ抵抗器を示しており、ここでｘはやはり１から３２であり、ノズル１２０２のそれぞれに対応している。ノズルは概略図１２００において、流体供給部のそれぞれの側に示されているが、これは仮想的な配置である。今般の技術を使用して形成されたカラーダイ３０４においては、ノズル１２０２は流体供給部に対して同じ側にあることになる。
【0070】
各々のプリミティブＮＥ、ＮＷ、ＳＥ、およびＳＷにおいては、０から７と表示された８つのアドレスが使用されて、噴射を行うノズルが選択される。他の例においてはプリミティブあたり１６のアドレスがあり、４重プリミティブあたりに６４のノズルがある。これらのアドレスは共有されており、そこにおいてあるアドレスは各グループにある１つのノズルを選択する。この例において、アドレス４がもたらされた場合には、Ｆ９、Ｆ１０、Ｆ２５、およびＦ２６のＦＥＴによって付勢されたノズル１２０４が噴射のために選択される。噴射される場合、これらのノズル１２０４のどれが噴射されるかは、別途のプリミティブの選択に依存しており、それらは各々のプリミティブに固有である。噴射信号はまた、各々のプリミティブに搬送される。プリミティブ内のノズルは、そのプリミティブに運ばれたアドレスデータが噴射するノズルを選択し、そのプリミティブにロードされたデータがそのプリミティブについて噴射が生ずるべきことを示し、そして噴射信号が送信された場合に、噴射される。
【0071】
幾つかの例では、本願で噴射パルスグループ（ＦＰＧ）と称される、ノズルデータのパケットが、ＦＰＧの始まりを識別するために使用される開始ビットと、各々のプリミティブデータ中でノズル１２０２を選択するために使用されるアドレスビットと、各々のプリミティブのための噴射データと、動作設定を構成するために使用されるデータと、そしてＦＰＧの終わりを識別するために使用される停止ビットとを含んでいる。いったんＦＰＧがロードされたならば、噴射信号が全部のプリミティブグループに送られて、アドレス指定された全てのノズルが噴射される。例えば、プリントヘッド上の全部のノズルを噴射するために、プリントヘッドにある全てのプリミティブが付勢されると共に、ＦＰＧがそれぞれのアドレス値について送信される。かくして、各々が固有のアドレス０－７と関連している８つのＦＰＧが発行される。概略図１２００に示されているアドレス指定は、流体的クロストーク、イメージ品質、および電力分配上の制約に対処するために、変更されてよい。ＦＰＧはまた、例えばノズルを噴射するのに代えて、各々のノズルに関連する不揮発性メモリ素子に書き込みを行うために使用されてもよい。
【0072】
中央の流体供給領域１２０６は、流体供給孔または流体供給スロットを含んでいてよい。しかしながら、中央のインク供給領域１２０６が流体供給スロットである場合、トレースは中央のインク供給領域１２０６を横断することができないため、ロジック回路およびアドレス指定ライン、例えばこの例では各々のプリミティブを噴射するためのノズルを選択するためにアドレス０－７を提供するよう使用される３つのアドレスラインは、重複化される。しかしながら、中央のインク供給領域１２０６が流体供給孔から構成されている場合には、各々の側が回路を共有することができ、ロジックは単純化される。
【0073】
図１２に説明されたプリミティブ内の１２０２はダイの両側に、例えば中央の流体供給領域１２０６のそれぞれの側に示されているが、これは仮想的な配置である。中央のインク供給領域１２０６に対するノズル１２０２の位置は、以下の図面に示されているように、ダイの設計に依存している。例においては、ブラックダイ３０２は流体供給孔のそれぞれの側に互い違いになったノズルを有しており、そこにおいて互い違いのノズルは同じ大きさである。別の例においては、カラーダイ３０４がダイの長手方向軸と平行なラインにおいてノズルの列を有しており、そこにおいてノズルの例中におけるノズルの大きさは、大きいノズルと小さなノズルとが交互になっている。
【0074】
図１３は、単一セットのノズル回路によって達成可能な単純化を示す、デジタル回路のレイアウト１３００の例の図である。このレイアウト１３００は、ブラックダイ３０２またはカラーダイ３０４のいずれについても使用可能である。このレイアウト１３００においては、デジタル電力バス１３０２が電力と接地をすべてのロジック回路に対して提供している。デジタル信号バス１３０４が、アドレスライン、プリミティブ選択ライン、およびロジック回路への他のロジックラインを提供している。この例においては、検出バス１３０６が示されている。この検出バス１３０６は、例えば温度センサーその他からの信号を含むセンサー信号を運ぶ、共有化または多重化されたアナログバスである。検出バス１３０６はまた、不揮発性メモリ素子を読み取るためにも使用されてよい。
【0075】
この例においては、ダイの東側および西側の両方にあるプリミティブのためのロジック回路１３０８は、デジタル電力バス１３０２、デジタル信号バス１３０４、および検出バス１３０６に対するアクセスを共有している。さらに、アドレスのデコードは、プリミティブＮＷおよびＮＥのようなプリミティブ１３１０のグループについて、単一のロジック回路において行われてよい。その結果として、ダイに必要とされる回路の合計は低減される。
【0076】
図１４は、エネルギーおよび電力のルーティングに対するスロット横断ルーティングの効果を示す、ブラックダイ３０２の例の図である。同様の参照番号の付された要素は、図２および図６に関して説明したごときである。この例においてはブラックダイ３０２が示されているから、ＴＩＪ抵抗器は流体供給孔２０４のいずれの側にもある。同様の構造がカラーダイ３０４においても使用されるであろうが、しかしＴＩＪ抵抗器は流体供給孔２０４の片側にあり、大きさが交互になる。電力ストラップ１４０２を流体供給孔２０４の間でシリコンリブ１４０４を横断して接続すると、ＴＩＪ抵抗器に電流を配送するための電力バスの有効幅が増大される。インクの供給のためにスロットを使用する従来の解決策においては、右側の列および左側の列の電力ルーティングは、他方の列に寄与することはできなかった。さらに、第１メタルおよび第２メタル層を流体供給孔の間を通る電力プレーンとして使用すると、ノズルの左側の列（東）およびノズルの右側の列（西）は、共通の接地および給電バスを共有することが可能になる。ブラックダイ３０２のロジック回路５１０をブラックダイ３０２の電力回路５１２にあるＦＥＴ６０４に接続するトレース６０２もまた、この図に見えている。
【0077】
図１５は、カラーダイ３０４のための幾つものダイゾーンを示している回路フロアプランの例の図である。同様の参照番号の付された要素は、図２、図３および図５に関して説明したごときである。カラーダイ３０４において、バス１５０２はプリミティブのロジック回路１５０４のための制御ライン、データライン、アドレスライン、および電力ラインを担持しており、共通のロジック電力ライン（Ｖｄｄ）および共通のロジック接地ライン（Ｌｇｎｄ）を含むロジック電力ゾーンを含んでいて、約５Ｖの供給電圧がロジック回路に提供される。バス１５０２はまた、ノズルの各々のプリミティブグループにあるノズルに対してアドレス指定をするために使用されるアドレスラインを含む、アドレスラインゾーンを含んでいる。したがって、プリミティブグループは、カラーダイ３０４上の流体アクチュエータのグループ、または流体アクチュエータの部分集合である。
【0078】
アドレスロジックゾーンは、プリミティブロジック回路１５０４およびデコード回路１５０６のようなアドレスライン回路を含んでいる。プリミティブロジック回路１５０４は、アドレスラインをデコード回路１５０６に結合して、プリミティブグループにあるノズルを選択する。プリミティブロジック回路１５０４はまた、データラインを介してプリミティブにロードされたデータビットを記憶する。このデータビットは、アドレスラインについてのアドレス値、およびそのプリミティブがアドレス指定されたノズルを噴射させるか、またはデータを記憶するかを選択する、各々のプリミティブに関連するビットを含んでいる。
【0079】
デコード回路１５０６は、噴射するためのノズルを選択し、またはデータを受信するために、不揮発性メモリ素子１５０８を含むメモリゾーンにあるメモリ素子を選択する。バス１５０２にあるデータラインを介して噴射信号を受信した場合、そのデータは不揮発性メモリ素子１５０８にあるメモリ素子に記憶されるか、またはカラーダイ３０４の電力回路５１２上の電力回路ゾーンにあるＦＥＴ１５１０または１５１２を付勢するために使用される。ＦＥＴ１５１０または１５１２の付勢は、共有の電力（Ｖｐｐ）バス１５１４から、対応するＴＩＪ抵抗器１５１６または１５１８へと電力をもたらす。この例においては、トレースは、ＴＩＪ抵抗器１５１６または１５１８に給電するための電力回路を含んでいる。別の共有の電力バス１５２０が、ＦＥＴ１５１０および１５１２のための接地を提供するために使用されてよい。幾つかの例では、Ｖｐｐバス１５１４と第２の共有の電力バス１５２０は逆にしてよい。
【0080】
流体供給ゾーンは、流体供給孔２０４および流体供給孔２０４の間のトレースを含んでいる。カラーダイ３０４については、２つの液滴サイズが使用されてよく、それらは各々がノズルのそれぞれに関連する熱抵抗器によって吐出される。高重量液滴（ＨＷＤ）は大きなＴＩＪ抵抗器１５１６を使用して吐出されてよい。低重量液滴（ＬＷＤ）は小さなＴＩＪ抵抗器１５１８を使用して吐出されてよい。電気的には、ＨＷＤノズルは第１の列、例えば図１２および図１３に関して説明したように西の列にある。ＬＷＤノズルは第２の列、例えば図１２および図１３に関して説明したように東の列において電気的に結合されている。この例においては、カラーダイ３０４の物理的なノズルは相互嵌合式になっており、ＨＷＤノズルとＬＷＤノズルが交互になっている。
【0081】
このレイアウトの効率は、ＴＩＪ抵抗器１５１６および１５１８の電力要求に合致するように、対応するＦＥＴ１５１０および１５１２の大きさを変更することによって、さらに改善されてよい。かくしてこの例においては、対応するＦＥＴ１５１０および１５１２の大きさは、給電されているＴＩＪ抵抗器１５１６または１５１８に基づいている。より大きなＴＩＪ抵抗器１５１６はより大きなＦＥＴ１５１２によって付勢され、これに対してより小さなＴＩＪ抵抗器１５１８はより小さなＦＥＴ１５１０によって付勢される。他の例においては、ＦＥＴ１５１０および１５１２は同じ大きさであるが、より小さなＴＩＪ抵抗器１５１８に給電するために使用されるＦＥＴ１５１０を介して引かれる電力はより低い。
【0082】
同様の回路フロアプランが、ブラックダイ３０２についても使用されてよい。しかしながら、例えば本願において説明したように、ＴＩＪ抵抗器およびノズルは同じ大きさであるから、ブラックダイのためのＦＥＴは同じ大きさである。
【0083】
図１６は、カラーダイ３０４の例の別の図である。同様の参照番号の付された要素は、図３、図５および図１５に関して説明したごときである。図面において看取されるように、ＴＩＪ抵抗器１５１６および１５１８は、流体供給孔２０４の一方の側に沿って、カラーダイ３０４の長手方向軸と平行なラインに位置決めされている。ＴＩＪ抵抗器１５１６および１５１８と流体供給孔２０４のグループ化は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）区域１６０４と称されてよい。さらにこの図面において、デコード回路１５０６および不揮発性メモリ素子１５０８は共に、回路区画１６０２に含まれている。図１６の図面上において、ＦＥＴ１５１０および１５１２は、同じ大きさで示されている。しかしながら幾つかの例では、図１５に関して説明したように、より小さなＴＩＪ抵抗器１５１８を付勢するＦＥＴ１５１０は、より大きなＴＩＪ抵抗器１５１６を付勢するＦＥＴ１５１２よりも小さい。かくしてダイは、カラーダイおよびブラックダイの両方とも、ダイの大きさを最小化しながら、プリントヘッドの電力分配能力を最適化する繰り返し構造を有している。
【0084】
図１７は、繰り返し構造１７０２を示すカラーダイ３０４の例の図である。同様の参照番号の付された要素は、図５および図１６に関して説明したごときである。本願で説明するように、流体供給孔２０４の使用は、ロジック回路からの低電圧制御信号のルーティングを流体供給孔２０４の間で高電圧ＦＥＴに接続することを許容する。その結果として、繰り返し構造１７０２は２つのＦＥＴ６０４、２つのノズル３２０、そして１つの流体供給孔２０４を含んでいる。インチ当たり１２００ドットのカラーダイ３０４について、これは４２．３３μｍの繰り返しピッチをもたらす。ＦＥＴ６０４およびノズル３２０は流体供給孔２０４の片側だけにあるから、回路面積に対する要求は減少し、このことはブラックダイ３０２と比較して、カラーダイ３０４についてより小さな大きさを許容することになる。
【0085】
図１８は、ダイについての全体構造を示すブラックダイ３０２の例の図である。同様の参照番号の付された要素は、図２、図３、図６および図１６に関して説明したごときである。この例において、ＴＩＪ抵抗器１８０２は流体供給孔２０４のいずれの側にもあり、垂直方向に密接した間隔、すなわちドットピッチを維持しながらも、ノズルが同様の大きさになることを許容している。この例においては、ＦＥＴ６０４は全部が同じ大きさであってＴＩＪ抵抗器１８０２を駆動する。ブラックダイ３０２のロジック回路５１０は、図１５に関して説明したカラーダイ３０４のロジック回路５１０と同じ構成でレイアウトされている。したがってトレース６０２はロジック回路５１０を、電力回路５１２にあるＦＥＴ６０４に結合する。
【0086】
図１９は、繰り返し構造１７０２を示すブラックダイ３０２の例の図である。同様の参照番号の付された要素は、図５、図６、図１６および図１７に関して説明したごときである。カラーダイ３０４に関して説明したように、高電圧ＦＥＴに接続される低電圧制御信号は流体供給孔２０４の間をルーティング可能であるから、新たなカラム回路のアーキテクチャおよびレイアウトが可能となる。このレイアウトは、２つのＦＥＴ６０４、２つのノズル３２０、および１つの流体供給孔２０４を有する繰り返し構造１７０２を含んでいる。これはカラーダイ３０４の繰り返し構造に類似している。しかしながらこの例においては、繰り返し構造１７０２中において、１つのノズル３２０は流体供給孔２０４の左側にあり、そして１つのノズル３２０は流体供給孔２０４の右側にある。この設計は、回路面積の低減条件を維持し小さなダイを許容するようにレイアウトを最適化しながら、高いインク液滴容積のための大きな噴射ノズルを収容している。カラーダイ３０４については、スロット横断ルーティングは、他の中でも特にポリシリコン層およびアルミニウム銅層を含んで、複数の金属層に予め形成されている。
【0087】
ノズル３２０が流体供給孔２０４の両側にあることから、ブラックダイ３０２はカラーダイ３０４よりも幅広である。幾つかの例では、ブラックダイ３０２は約４００μｍから約４５０μｍである。幾つかの例では、カラーダイ３０４は約３００μｍから約３５０μｍである。
【0088】
図２０は、クラック検出のためのシステムを示すブラックダイ３０２の例の図である。同様の参照番号の付された要素は、図２、図３、図５、図６および図１６に関して説明したごときである。ブラックダイ３０２の長手方向軸と平行なラインにある流体供給孔２０４のアレイの導入により、ダイの脆弱性は増大する。本願で記載されるところでは、流体供給孔２０４はブラックダイ３０２またはカラーダイ３０４のいずれについても長手方向軸に沿ったミシン目線のように作用することができ、これらの特徴の間でクラック２００２が形成されることを許容する。これらのクラック２００２を検出するために、トレース２００４が各々の流体供給孔２０４の間にルーティングされて、埋設されたクラック検出器として機能する。例においては、クラックが形成されると、トレース２００４は破断する。その結果として、トレース２００４の導電性はゼロに低下する。
【0089】
流体供給孔２０４の間のトレース２００４は、脆弱な材料から作成されてよい。金属製のトレースが使用されてよいが、金属の延性は、形成されたクラックを検出することなしに、それがクラックを横断して撓むことを許容しうる。したがって幾つかの例では、流体供給孔２０４の間のトレース２００４はポリシリコンから作成され。ブラックダイ３０２の全体にわたり、流体供給孔２０４と並んで、またそれらの間において、流体供給孔２０４の間のトレースがポリシリコンから作成された場合には、抵抗値はおそらく数メガオームと高くなる。幾つかの例では、全体の抵抗値を低減させてクラックの検出能を向上させるために、流体供給孔２０４と並んで形成され流体供給孔２０４の間のトレース２００４を接続しているトレース２００４の部分２００６は、他の中でも特に、アルミニウム銅のような金属から作成される。
【0090】
図２１は、隣接する流体供給孔２０４の間をルーティングされたトレース２００４を示す、ブラックダイからの流体供給孔２０４の例の拡大図である。この例においては、流体供給孔２０４の間のトレース２００４はポリシリコンから形成されており、これに対して流体供給孔２０４の脇のトレース２００４の部分２００６は金属から形成されている。
【0091】
図２２は、クラック検出トレースを形成するための方法２２００の例のプロセスの流れ図である。この方法はブロック２２０２において、基板の長手方向軸と平行なラインに幾つもの流体供給孔をエッチングすることをもって開始される。
【0092】
ブロック２２０４において、基板上に幾つもの層が形成されてクラック検出トレースが形成され、そこにおいてクラック検出トレースは基板上の複数の流体供給孔のそれぞれの間にルーティングされる。本願で記載されるところでは、これらの層はダイの一方の側から他方の側へと、隣接する流体供給孔の対の各々の間から次の流体供給孔の外側に沿って、次いで隣接する流体供給孔の次の対の間へと、弧を描くように形成される。例においては、これらの層は、クラック検出トレースをダイ上の他のセンサー、例えば図２に関して説明した熱センサーによって共有されている検出バスに結合するように形成されている。検出バスはパッドに結合されており、センサー信号が外部デバイス、例えば図２に関して説明したＡＳＩＣによって読み取られることを可能にする。
【0093】
本願における例は、種々の変更および代替形態とすることを受け入れる余地があってよく、例示的な目的でのみ示されている。さらにまた、本願の技術は、本願に開示された特定の例に限定されることを意図したものでないことが理解されよう。実際のところ、添付の特許請求の範囲は、開示された主題が関連する技術における当業者に明らかな、すべての代替例、変更例、および均等例を含むとみなされる。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5】
【図6A-6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
